CN105593388B - 非铁金属熔解方法 - Google Patents

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Abstract

一种非铁金属熔解炉及非铁金属熔解方法，即使是含有油分水分的块状非铁金属材料也能安全有效的熔解。涡室(33)包括：外周壁(331)；大致倒圆锥状的容器(332)；以包围容器(332)外周的方式设在容器与外周壁(331)间的环状的浅滩部(333)；以竖立在容器(332)上表面外周的方式设置且将容器与浅滩部(333)间隔开的堰部(334)；不完全浸在熔液(10)循环着的浅滩部(333)中的大小的未干燥的块状非铁金属材料(M)在浅滩部(333)逐渐熔解而体积变小，变小的非铁金属的小片及粉与熔液(10)一起一边在浅滩部(333)循环一边越过堰部(334)而落下到容器(332)内，利用涡流进行浸渍、熔解。

Description

非铁金属熔解方法
技术领域
本发明涉及一种为了在各种铸造产品的制造中使用铝合金等非铁金属而将铝合金等非铁金属熔解用的非铁金属熔解炉以及非铁金属熔解方法。
背景技术
以往，作为为了在各种铸造产品的制造中使用铝合金等非铁金属而将铝合金等非铁金属熔解用的非铁金属熔解炉，已知有如下的非铁金属熔解炉：例如，如图6所示，通过循环泵21使熔液10在升温室22与涡室23之间循环，并且利用在升温室22设置的燃烧器25的放射火焰F对熔液10进行加热，从而将非铁金属从投入滑槽27的投入口投入到涡室23中而将非铁金属熔解(例如参照专利文献1)。另外，也可以利用电加热器来代替燃烧器25而对熔液10进行加热。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：JP特许第2554510号公报。
发明内容
发明要解决的问题
但是，将块状非铁金属材料在未干燥的状态下浸渍在熔液中进行熔解，而该块状非铁金属材料例如是将铝的切屑压缩而固化的铝的块状材料那样的块状非铁金属材料，在此情况下，由于块状材料含有着油分和水分，因此若将块状材料完全浸渍在铝的熔液中进行熔解，则存在着引起水蒸气爆炸的危险性。
而在反射炉等中直接利用燃烧器的火焰对块状材料进行加热而使之熔解的情况下，在熔解的过程中块状材料分散而成为切屑的状态，由于是在表面积大的状态下直接进行加热而熔解的，因此存在促进了氧化而使得成品率非常差这样的问题。
另外，也有如下的方法：如图7所示，从储料槽供给的铝切屑在切屑的状态下使用窑式干燥机(kiln drier)等大型的干燥装置29进行干燥，但是由于作为压缩成型时的润滑材料的油分也同时被干燥，因此将干燥了的铝切屑制成块状是极其困难的。
另外，即使是假设能够制成块状，也需要大型的干燥装置29，因此其设置和保养要花费相当的费用。
而本发明的目的在于提供一种非铁金属熔解炉以及非铁金属熔解方法，例如即使是包含有油分和水分的块状非铁金属材料，也能够安全且高效的熔解。
解决问题的手段
为实现上述目的，本发明的技术方案1所记载的非铁金属熔解炉，具有：升温室(32)，其将熔液(10)加热而使熔液升温以及保温；涡室(33)，其与所述升温室(32)相连通，并且利用涡流对所投入的非铁金属材料进行浸渍、熔解；该非铁金属熔解炉利用循环泵(21)将所述升温室(32)的熔液(10)供给到所述涡室(33)，使从所述涡室(33)排出的熔液(10)返回到所述升温室(32)，其特征是，
所述涡室(33)包括有：
外周壁(331)，其以确保从所述升温室(32)侧供给熔液(10)的流路(34)的状态被设置，并且在外周壁的内侧形成空间(330)；
容器(332)，其配置在所述外周壁(331)的内侧中央，上方开口而下方由锥形壁构成为大致倒圆锥状；
浅滩部(333)，其在该容器(332)与所述外周壁(331)之间，被设置成环状以包围住该容器(332)的外周；
堰部(334)，其被设置成竖立在所述容器(332)的上表面外周，将所述容器(332)与所述浅滩部(333)之间隔开，并且堰部的上表面比所述浅滩部(333)的底的位置高；
设置所述流路(34)的进入方向，使得所述流路在从沿着所述容器(332)的上下方向延伸的中心轴(X)方向向着水平方向偏移的位置与所述浅滩部(333)直接连通，使得所述熔液(10)在所述浅滩部(333)循环，并且所述熔液的一部分越过所述堰部(334)而进入到所述容器(332)内形成涡流。
另外，技术方案2所记载的发明的特征是，所述流路(34)沿着所述浅滩部(333)的切线方向与所述浅滩部相连通。
另外，技术方案3所记载的非铁金属熔解方法，是利用了技术方案1或2所记载的非铁金属熔解炉(30)的非铁金属熔解方法，其特征是，
作为所述非铁金属材料，使用未干燥的块状非铁金属材料，该块状非铁金属材料的大小为不完全浸渍在所述熔液(10)循环着的所述浅滩部(333)中的大小。
另外，技术方案4所记载的发明的特征是，所述块状非铁金属材料为将铝切屑压缩而固化的铝的块状材料(M)，所述熔液(10)为铝的熔液。
另外，技术方案5所记载的发明的特征是，控制所述循环泵(21)，使得从所述浅滩部(333)的底至熔液(10)上表面的距离(T)比所述块状材料(M)的高度(S)小。
另外，本发明涉及一种非铁金属熔解炉，具有：升温室，其将熔液加热而使熔液升温以及保温；涡室，其与所述升温室相连通，并且利用涡流对所投入的非铁金属材料进行浸渍、熔解；该非铁金属熔解炉利用循环泵将所述升温室的熔液供给到所述涡室，使从所述涡室排出的熔液返回到所述升温室，所述非铁金属材料为未干燥的块状非铁金属材料，其特征在于，所述涡室包括有：外周壁，其以确保从所述升温室侧供给熔液的流路的状态被设置，并且在外周壁的内侧形成空间；容器，其配置在所述外周壁的内侧中央，上方开口而下方由锥形壁构成为大致倒圆锥状；浅滩部，其在该容器与所述外周壁之间，被设置成环状以包围住该容器的外周；堰部，其被设置成竖立在所述容器的上表面外周，将所述容器与所述浅滩部之间隔开，并且堰部的上表面比所述浅滩部的底的位置高；设置所述流路的进入方向，使得所述流路在从沿着所述容器的上下方向延伸的中心轴方向向着水平方向偏移的位置与所述浅滩部直接连通，使得所述熔液在所述浅滩部循环，并且所述熔液的一部分越过所述堰部而进入到所述容器内形成涡流，将从所述浅滩部的底的位置起的所述堰部的高度设定为比所投入的非铁金属材料的高度低，并且控制所述循环泵，使得所述浅滩部中的熔液的上表面与浅滩部的底之间的距离比所投入的非铁金属材料的高度低。
另外，本发明涉及一种利用了非铁金属熔解炉的非铁金属熔解方法，该非铁金属熔解炉具有：升温室，其将熔液加热而使熔液升温以及保温；涡室，其与所述升温室相连通，并且利用涡流对所投入的非铁金属材料进行浸渍、熔解；该非铁金属熔解炉利用循环泵将所述升温室的熔液供给到所述涡室，使从所述涡室排出的熔液返回到所述升温室，所述涡室包括有：外周壁，其以确保从所述升温室侧供给熔液的流路的状态被设置，并且在外周壁的内侧形成空间；容器，其配置在所述外周壁的内侧中央，上方开口而下方由锥形壁构成为大致倒圆锥状；浅滩部，其在该容器与所述外周壁之间，被设置成环状以包围住该容器的外周；堰部，其被设置成竖立在所述容器的上表面外周，将所述容器与所述浅滩部之间隔开，并且堰部的上表面比所述浅滩部的底的位置高；设置所述流路的进入方向，使得所述流路在从沿着所述容器的上下方向延伸的中心轴方向向着水平方向偏移的位置与所述浅滩部直接连通，使得所述熔液在所述浅滩部循环，并且所述熔液的一部分越过所述堰部而进入到所述容器内形成涡流，其特征在于，作为所述非铁金属材料，使用未干燥的块状非铁金属材料，该块状非铁金属材料的大小为不完全浸渍在所述熔液循环着的所述浅滩部中的大小。
另外，括号内的附图标记，表示附图和实施后述的发明用的方式中记载的对应要素或者对应事项。
发明的效果
根据本发明的非铁金属熔解炉，由于在涡室，环状的浅滩部以包围住容器的外周的方式隔着堰部设置，其中，该容器为擂钵状的容器，即，该容器为上方开口而下方利用锥形壁构成为大致倒圆锥状的容器，熔液在浅滩部循环，并且其一部分越过堰部而进入到容器内形成涡流，因此当铝合金等非铁金属材料例如投入到浅滩部或者供给熔液的流路中时，非铁金属材料一边沿着浅滩部旋转一边进行熔解，越过堰部而被送入到容器内进行搅拌。
因此，块状非铁金属材料的大小为在浅滩部并不完全浸渍的程度的大小，也就是说，例如将铝切屑压缩而固化的铝的块状材料这样的未干燥的块状非铁金属材料从熔液露出，该块状非铁金属材料通过在浅滩部中循环的熔液而逐渐熔解，体积变小。这时，从熔液露出的块状非铁金属材料的部分释放出水蒸气，因此块状非铁金属材料不会发生水蒸气爆炸。从而块状非铁金属材料变为非铁金属的小片以及粉，与熔液一起越过堰部而一边被送入到容器内一边进行熔解。
据此，由于并不需要在将块状非金属材料投入之前进行干燥处理，因此并不花费多余的成本和工夫，而且也不会使成品率恶化。
另外，不只是块状非铁金属材料，例如像铝切屑那样以切屑的状态投入到浅滩部或流路中而一边旋转一边被送入到容器中也是可以的。另外，也可以将切屑的状态的材料从容器之上直接投入到容器内。
根据本发明的非铁金属熔解炉，由于向浅滩部侧供给的熔液的流路沿着浅滩部的切线方向与浅滩部相连通，因此在浅滩部，熔液以大的流速进行循环。因此，在浅滩部，能够使非铁金属高效的熔解以及旋转。
根据本发明的非铁金属熔解方法，非铁金属熔解炉构成为，环状的浅滩部以包围住成为大致倒圆锥状的容器的外周的方式隔着堰部设置，利用非铁金属熔解炉，并不完全浸渍在熔液循环着的浅滩部中的大小的未干燥的块状非铁金属材料，例如将铝切屑压缩而固化的铝的块状材料例如直接投入到浅滩部或者供给熔液的流路中，一边利用熔液的热量使油分和水分干燥，一边逐渐熔解而体积变小，变小的非铁金属的小片以及粉与熔液一起一边在浅滩部循环一边越过堰部而落下到容器内，利用涡流进行浸渍、熔解，因此即使是投入未干燥的块状非鉄金属材料，也不会发生水蒸气爆炸，能够可靠的进行熔解。
据此，并不特别需要大型的装置，只是通过在容器的外周设置环状的浅滩部，就能够高安全性的高效的将未干燥的块状非铁金属材料连续的熔解。
另外，如本发明这样，环状的浅滩部以包围住上方开口而下方利用锥形壁构成为大致倒圆锥状的容器的外周的方式隔着堰部设置，在浅滩部将非铁金属高效的熔解的结构，在上述的专利文献中完全没有记载。
附图说明
图1是示出本发明的实施方式的非铁金属熔解炉的俯视示意图。
图2是图1所示的涡室的横截面图。
图3是图2的A-A剖视图。
图4是图2的B-B剖视图。
图5是在图1所示的涡室中改变了投入口的位置的情况下的横截面图。
图6是示出以往例的非铁金属熔解炉的俯视示意图。
图7是示出以往例的非铁金属的投入前处理的侧视图。
具体实施方式
参照图1至图4，针对本发明的实施方式的非铁金属熔解炉30进行说明。
该非铁金属熔解炉30，是能够将未干燥的块状非铁金属材料直接投入进行浸渍、熔解的熔解炉，其中，该块状非铁金属材料是将铝切屑压缩而固化的铝的块状材料M这样的材料，该熔解炉具有：升温室32，其对通过利用循环泵31而循环的熔液10进行加热而使之升温及保温；涡室33，其与升温室32相连通，并且利用涡流将所投入的块状材料M浸渍、熔解。
在升温室32安装有使用石油等化石燃料的燃烧器35，利用燃烧器35的放射火焰F对铝的熔液10进行加热。
另外，也可以用电加热器来代替燃烧器35而浸渍在铝的熔液10中，对熔液10直接加热。
在升温室32被加热的熔液10利用循环泵31，从而熔液10的液面被提升而被供给到涡室33。而在涡室33中，从投入滑槽37投入的块状材料M被熔融。另外，从涡室33排出的熔液10返回到升温室32中，如此这般，熔液10在非铁金属熔解炉30内进行循环。
涡室33包括：将整体包围住的外周壁331；在外周壁331的内侧形成的容器332；以将容器332的外周包围住的方式设置的浅滩部333；以竖立在容器332的上表面外周的方式设置的堰部334。
外周壁331是在内侧形成有中空圆柱状的空间330的筒状，该外周壁331避开流路34设置，以确保从升温室32侧向内侧供给熔液10的流路34。在此，是在外周壁331上形成孔而形成流路34，但是只要能够确保流路34即可，可以是任意的形式。另外，在外周壁331的横截面形状中，外形为大致矩形形状，但是也可以是任意的形状。另外，在外周壁331的横截面形状中，内部形状只要是能够在内侧设置容器332和浅滩部333的形状即可，可以是任意的形状，但是优选如本实施方式这样为圆形。另外，也可以使得空间330例如为六棱柱状或八棱柱状等中空大致圆柱状，内部形状为大致圆形。
另外，容器332为擂钵状，上方开口，下方通过锥形壁而构成为大致倒圆锥状，容器332相对于外周壁331被配置在内侧中央的位置。容器的深度在此使用了300mm的结构。从而通过熔液10从上方向着斜向落下而产生涡流。另外，也可以在容器的内表面形成斜槽而易于产生涡流。
另外，浅滩部333为环状，以将容器332的外周包围住的方式设置在容器与外周壁331之间，并且利用堰部334而与容器332隔开，该堰部是以竖立在容器332的上表面外周的方式被设置的。在此，堰部334被设置为比外周壁331低的带状。另外，堰部334的上表面比浅滩部333的底的位置高。浅滩部333的深度，即浅滩部333的底与堰部334的上表面之间的距离D被设定为30mm。另外，堰部334可以根据块状材料M的高度S而任意设计。另外，直接投入块状材料M的投入滑槽37的投入口朝向浅滩部333。
另外，从升温室32侧被导入到外周壁331的内侧的流路34与浅滩部333直接连通。该流路34的进入方向是与从沿着容器332的上下方向延伸的中心轴X方向向着水平方向偏移的位置相连通，在此是相对于环状的浅滩部333而与其切线方向相连通。
由此，通过循环泵31的工作而经由流路34从升温室32侧供给的熔液10，在浅滩部333循环，并且其一部分越过堰部334而进入到容器332内形成涡流。涡流的深度为120～200mm左右。
这时，从流路34供给在浅滩部333内循环并且其中一部分越过堰部334的程度的量的熔液10，浅滩部333中的熔液10的上表面与浅滩部333的底之间的距离T，被设定为比所投入的块状材料M的高度S(通常为80mm)低的50mm。另外，可根据实际的块状材料M的高度S来改变距离T。
另外，循环泵31通过根据升温室32的熔液10的保持量而经由控制部使得输出变化，从而进行控制以使得浅滩部333中的熔液10的上表面与浅滩部333的底之间的距离T为一定并且比块状材料M的高度S小。另外，为了将距离T以稳定为一定的状态加以保持，如图3所示，在循环泵31侧设置有供熔液10返回的返回口335。
为了利用这样构成的非铁金属熔解炉30来熔解块状材料M，从投入滑槽37直接投入未干燥的块状材料M，其中该块状材料M为并不完全浸渍在熔液10循环着的浅滩部333中的大小。
块状材料M处在从浅滩部333露出其一部分的状态，由于浸渍在熔液10中的部分利用循环的熔液10而熔解，因此块状材料M的体积逐渐减小。这时，由于从熔液10露出的块状材料M的部分释放出水蒸气(包含有油分)，因此块状材料M不会发生水蒸气爆炸。另外，释放出的水蒸气(包含有油分)利用燃烧器36(设置在升温室32中的燃烧器35之外的另一个燃烧器，在空间330的上部设置在外周壁331上。)而燃烧，在无害的状态下从空间330的上部向外排放出。
之后，块状材料M变成铝的小片以及粉，与熔液10一起一边沿着浅滩部333旋转一边越过堰部334而落下到容器332内，通过涡流进行浸渍、熔解。
另外，在本实施方式中，若在铝的熔液内加入有碳，则通过熔剂处理(fluxtreatment)、非活性气体的鼓泡处理(bubbling treatment)并不能除去，使得熔液品质恶化，因此要使附着于块状材料M的冷却液(coolant)完全干燥之后将块状材料M导入到熔液内。另外，通过调整设置在外周壁331上的燃烧器36的温度而使其周围的温度为750℃，从而即使假设产生了碳也能够使其燃烧，而且二恶英的分解也是可以的。
据此，由于并不需要在将块状材料M投入之前进行干燥处理，因此并不花费多余的成本和工夫，而且也不会使成品率恶化。
另外，如图5所示，也可以将投入滑槽37的投入口设置在更靠浅滩部333侧。
另外，在本实施方式中是将把铝切屑压缩而固化的铝的块状材料M投入到熔解炉30中的，但若是在投入浅滩部333之际其一部分从熔液10露出的大小的材料即可，也可以是其它的块状非铁金属材料。
另外，不仅仅是块状非铁金属材料，例如，如铝切屑那样在切屑的状态下投入到浅滩部333中而一边旋转一边送入到容器332中也是可以的。
另外，在本实施方式中是将块状材料M直接投入到浅滩部333中，但也可以直接投入到供给熔液的流路34中。
而且，如图5中虚线所示那样，也可以将投入滑槽37的投入口设置在容器332之上，将切屑状态的材料从容器332之上直接投入到容器332内。
另外，在本实施方式中是以至少具有升温室32和涡室33的非铁金属熔解炉30为例进行了说明，但也可以在非铁金属熔解炉中设置出液室、除渣室、静置室等。
附图标记的说明
10 熔液
20 非铁金属熔解炉
21 循环泵
22 升温室
23 涡室
25 燃烧器
27 投入滑槽
29 干燥装置
30 非铁金属熔解炉
31 循环泵
32 升温室
33 涡室
34 流路
35 燃烧器
36 燃烧器
37 投入滑槽
330 空间
331 外周壁
332 容器
333 浅滩部
334 堰部
335 返回口
D 浅滩部的底与堰部的上表面之间的距离
F 火焰
M 块状材料(块状非铁金属材料)
S 块状材料的高度
T 浅滩部中的熔液的上表面与浅滩部的底之间的距离
X 中心轴

Claims (3)

1.一种利用了非铁金属熔解炉的非铁金属熔解方法，该非铁金属熔解炉具有：升温室，其将熔液加热而使熔液升温以及保温；涡室，其与所述升温室相连通，并且利用涡流对所投入的非铁金属材料进行浸渍、熔解；该非铁金属熔解炉利用循环泵将所述升温室的熔液供给到所述涡室，使从所述涡室排出的熔液返回到所述升温室，
所述涡室包括有：
外周壁，其以确保从所述升温室侧供给熔液的流路的状态被设置，并且在外周壁的内侧形成空间；
容器，其配置在所述外周壁的内侧中央，上方开口而下方由锥形壁构成为大致倒圆锥状；
浅滩部，其在该容器与所述外周壁之间，被设置成环状以包围住该容器的外周；
堰部，其被设置成竖立在所述容器的上表面外周，将所述容器与所述浅滩部之间隔开，并且堰部的上表面比所述浅滩部的底的位置高；
设置所述流路的进入方向，使得所述流路在从沿着所述容器的上下方向延伸的中心轴方向向着水平方向偏移的位置与所述浅滩部直接连通，使得所述熔液在所述浅滩部循环，并且所述熔液的一部分越过所述堰部而进入到所述容器内形成涡流，
其特征在于，
作为所述非铁金属材料，使用未干燥的块状非铁金属材料，该块状非铁金属材料的大小为不完全浸渍在所述熔液循环着的所述浅滩部中的大小。
2.如权利要求1所述的非铁金属熔解方法，其特征在于，所述块状非铁金属材料为将铝切屑压缩而固化的铝的块状材料，所述熔液为铝的熔液。
3.如权利要求2所述的非铁金属熔解方法，其特征在于，控制所述循环泵，使得从所述浅滩部的底至熔液上表面的距离比所述块状材料的高度小。
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